EP3569929A1 - Ensemble pour une chambre de combustion de turbomachine - Google Patents

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EP3569929A1
EP3569929A1 EP19174669.2A EP19174669A EP3569929A1 EP 3569929 A1 EP3569929 A1 EP 3569929A1 EP 19174669 A EP19174669 A EP 19174669A EP 3569929 A1 EP3569929 A1 EP 3569929A1
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EP
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deflector
shell
plate
perforations
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EP19174669.2A
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Jacques Marcel Arthur Bunel
Pierrick Bernard Jean
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Safran Aircraft Engines SAS
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Safran Aircraft Engines SAS
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Definitions

  • the present invention relates to an assembly for a combustion chamber of a turbomachine.
  • the figure 1 illustrates an annular combustion chamber 1 for a turbomachine of the prior art.
  • the combustion chamber 1 comprises an annular combustion chamber mounted in an outer annular casing 2.
  • the combustion chamber 1 comprises an outer shell 3 of revolution, an inner shell 4 of revolution, and a chamber bottom 5 on which are mounted fairings extending upstream.
  • upstream and downstream are defined with respect to the flow direction of the gas flows in the turbomachine and are respectively referenced AM and AV on the figure 1 .
  • the flow of air supplied by the compressor of the turbomachine is guided by the shrouds and is divided into a central vein for supplying the combustion chamber 1 and two peripheral veins 10, 11 intended to bypass the combustion chamber 1 and forming cooling air.
  • the injection systems 9 form a flow of air swirling into a primary combustion zone of the combustion chamber 1. This air is mixed with the fuel sprayed by the injection heads 8, the mixture being ignited by less a candle 12.
  • the spark plug 12 is mounted, by its external end, in an orifice 13 of the outer casing 2, by means of a fixing device 14.
  • the inner end 15 of the spark plug 12 passes through an orifice 16 formed in the outer shell 3, until substantially flush with the inner wall 17 of the outer shell 3.
  • the orifice 16 of the outer shell 3 is equipped with guide means 18 of the spark plug 12, which is better visible on the figure 2 .
  • the guide means 18 comprise a tubular chimney 19 fixed on the outer shell 3 and opening into the chamber 1 through said orifice 16, and a guide 20 surrounding the spark plug 12 and mounted with axial and transverse play in a groove 21 of the chimney 19 on the chimney 19.
  • the inner and outer shroud 4, 3 of the combustion chamber 1 comprise primary air inlet ports 22 and dilution air 23, and zones having multiperforations 24 for the passage of cooling air.
  • the cooling air flows axially from upstream to downstream along the outer wall 25 of the outer shell 3.
  • the guiding means 18 of the spark plug 12 (or, more generally, any protruding element) form an obstacle disturbing the flow of the cooling air in the zone 26 located directly downstream of said guide means 18. It appears that this disturbance causes a decrease in the cooling efficiency in this zone 26, which can cause burning 27 and creep primers 28, illustrated in FIG. figure 3 , weakening the structure of the ferrule.
  • the invention aims in particular to provide a simple, effective and economical solution to these problems.
  • the invention relates to an assembly for a combustion chamber of a turbomachine, comprising an annular ferrule extending along a longitudinal axis, said ferrule having an inner wall to be turned towards a focus of the combustion chamber and an outer wall opposite to the inner wall, a protruding element extending radially from a zone of the outer wall, characterized in that the shell comprises at least one deflector projecting from the outer wall and located downstream of the element projecting from a direction of flow of the gases along the outer wall, oriented along the longitudinal axis, said baffle extending circumferentially, perforations being formed in the ferrule, axially between the projecting element and the or each deflector, the perforations opening at the inner wall and the outer wall.
  • the inner and outer terms defining the walls are given by reference to the focus defined by the combustion chamber.
  • the combustion chamber may comprise a radially inner annular shroud and a radially outer annular shroud.
  • the radial and axial terms are defined with respect to the axis of the turbomachine, which is also the axis of the ferrule.
  • the shell concerned by the invention may be the radially outer shell or the radially inner shell.
  • the so-called inner wall of the inner shell is then formed by the radially outer wall of said radially inner shell.
  • the so-called outer wall of the inner shell is formed by the radially inner wall of said radially inner shell.
  • the air then enters the combustion chamber through the perforations. This substantially improves the cooling of the ferrule in the area directly downstream of the protruding element.
  • the axial distance between the projecting element and at least one of the deflectors may be between 1 and 5 mm.
  • the shape of the deflector may be adapted to the shape of the projecting element.
  • the deflector may have a generally curved shape.
  • the deflector may have a shape complementary to that of the projecting element.
  • the curved shape for example in an arc or ellipse portion, appears in particular in top view, that is to say along an axis oriented perpendicular to the axis of the ferrule.
  • Such a shape is particularly suitable in the case where the projecting element has a complementary circular or curved shape.
  • the protruding element is cylindrical, for example.
  • the curved deflector may be substantially coaxial.
  • At least one baffle may extend circumferentially on either side of the projecting element on either side of the projecting element.
  • At least one deflector protrudes circumferentially on either side of the projecting element.
  • At least some of the perforations may be located near the baffle, so as to position the perforations as close as possible to the deflector while respecting the manufacturing constraints.
  • the air captured by the baffles flows along the baffles and is then brought into the combustion chamber, through the perforations located directly upstream of the deflector. It may be necessary to reduce the distance between the deflectors and the relevant perforations so as to avoid stagnation of the air and to prevent the air temperature from increasing locally in this zone, reducing the cooling efficiency.
  • the perforations may be provided, at least in part, in the base of the baffle, that is to say at the connection zone between the baffle and the ferrule.
  • the assembly may comprise a plurality of deflectors offset axially from each other, perforations being provided axially between the projecting element and the deflector, and axially between the deflectors.
  • perforations are located upstream or even directly upstream of the deflector.
  • baffles make it possible to maximize the flow of air captured and guided by the baffles, towards the critical zone situated directly downstream of the projecting element. This improves the cooling in this area.
  • baffles also increases the heat exchange surface between the ferrule and the cooling air.
  • At least one deflector may be inclined axially upstream relative to the outer wall.
  • each baffle and the outer wall of the shell may increase progressively from upstream to downstream and / or circumferentially, from a circumferentially median zone of the deflector for example.
  • the radial size of the baffles increases gradually from upstream to downstream, which allows better capture and guide the air.
  • the assembly may comprise a plate, the baffles being formed on the plate, the protruding member being mounted or formed on the plate, the plate being fixed on the shell and forming a portion of said shell.
  • the plate can be fixed by welding or brazing on the ferrule.
  • the platen can be made by an additive manufacturing process, in particular not melting or selective sintering of powders using a laser or an electron beam, for example.
  • the projecting element may comprise means for guiding a spark plug.
  • the guide means of the candle may comprise a tubular chimney fixed on the outer ring or on the plate, and opening into the chamber through an orifice of the outer ring or plate, and an annular guide surrounding the candle and mounted with axial and transverse play on the chimney.
  • the shell and / or the plate may comprise perforations, also called multiperforations, because of their large number, as is known per se.
  • the shell may also include holes for the passage of so-called primary air and holes for the passage of dilution air.
  • the dilution air holes are located axially downstream of the primary air holes.
  • the perforations located near the deflectors may have a diameter of between 0.2 and 1 mm, preferably between 0.4 and 0.6 mm.
  • the multiperforations of the shell and / or the plate may have a diameter of between 0.2 and 1 mm, preferably between 0.4 and 0.6 mm.
  • the multiperforations can be performed by laser drilling and / or additive manufacturing.
  • the perforations and / or multiperforations may be inclined relative to the outer wall of the ferrule at an angle of between 10 and 50 °, for example of the order of 30 °.
  • the perforations and / or multiperforations may be located at least partly in a plane passing through the axis of the shell.
  • at least a portion of the perforations and / or multiperforations may be formed in one or more planes forming an angle with the axis of the shell, for example an angle between 30 and 90 ° inclusive.
  • Such perforations or multiperforations are called roundabouts.
  • the primary air holes may have a diameter of between 1 and 15 mm and the dilution air holes may have a diameter of between 4 and 12 mm.
  • the multiperforations of the plate can be made after fixing the plate on the rest of the ferrule.
  • a coating forming a thermal barrier is applied to the inner wall of the ferrule, and in particular to the perforations located near the baffles, such a coating can plug said perforations.
  • a water jet unblocking treatment can be used.
  • the coating forming the thermal barrier is for example made based on yttrium zirconate.
  • the invention also relates to a turbomachine for an aircraft comprising an assembly of the aforementioned type.
  • the Figures 4 to 6 represent a part of an assembly for a combustion chamber 1 of a turbomachine according to one embodiment of the invention.
  • the assembly comprises an annular ferrule, for example the outer shell 3 extending along a longitudinal axis 7.
  • the ferrule 3 has an inner wall 17 intended to be turned towards a focus of the combustion chamber 1 and an outer wall 25 opposite to the inner wall 17.
  • the shell 3 also has an opening for mounting and fixing a plate 30.
  • the plate 30 comprises, seen radially from the outside towards the inside, an upstream zone 31 of semicircular shape and a downstream zone 32 of generally square or rectangular shape whose corners are rounded.
  • the plate 30 has a central opening 33 for the passage of a spark plug 12. Said opening 33 here has a circular shape.
  • the plate 30 further comprises deflectors 34 of curved shape, for example in an arc of a circle, so as to conform to the overall shape of the opening 33, and located downstream of the opening 33.
  • the plate 30 comprises here six deflectors 34, for example regularly spaced axially from each other.
  • the deflectors 34 may be regularly spaced in a homogeneous thermal environment, the spacing may vary if the area covered is important.
  • the axial distance between the deflectors 34 is for example between 1 and 5 mm.
  • the deflectors 34 are centered circumferentially with respect to a median plane 35 passing through the axis 7 of the ferrule and by the axis 37 substantially perpendicular to the axis of elongation of the chamber of the opening of the plate 30. This plane 35 is also perpendicular to the plate 30.
  • the deflectors 34 extend circumferentially over an angular range between 40 and 180 °, said angular range being defined with respect to the axis of the chimney 19.
  • the deflector 34 located upstream extends over a lower angular range that the deflector 34 located directly downstream. In other words, the deflectors 34 located upstream are shorter than the deflectors 34 located downstream.
  • each deflector 34 has an inclined wall 38 with respect to the axial direction and with respect to the radial direction.
  • the angle of the inclined wall 38 from downstream to upstream relative to the radially outer surface of the shell 3 is between 10 and 80 °.
  • Said inclined wall 38 of each deflector 34 is connected to the plate 30 by a rounded connection area 39 forming a fillet 40.
  • Perforations 41 are formed in the plate 30, at the fillet 40 of each deflector 34.
  • the perforations 41 are for example regularly distributed along each deflector 34.
  • the plate 30 comprises, for each deflector 34, a number of perforations 41 between 10 and 50.
  • Each perforation 41 extends at an angle ⁇ between 10 and 60 °, for example of the order of 30 ° relative to the axial direction.
  • the perforations 41 have for example a diameter of between 0.2 and 1 mm, preferably between 0.4 and 0.6 mm.
  • the deflectors 34 extend for example all radially over the same distance.
  • the radial extension distance of the deflectors 34 increases progressively from upstream to downstream.
  • the plate 30 is fixed to the shell 3 by welding or brazing, for example.
  • the guide means 18 comprise a tubular chimney 19 having a first end 42 fixed to the plate 30, for example by welding, and surrounding the opening 33 of the plate 30, and a second opposite end 43, of larger diameter than the first end 42, and delimiting an annular groove 21.
  • the chimney 12 and the plate 30 may, alternatively, be formed of a single piece.
  • the chimney 19 may comprise holes 44 oriented perpendicularly to the axis 45 of the chimney 19 and distributed over the circumference of the chimney 19.
  • the guide 20 comprises a frustoconical wall 46 flaring away from the ferrule 3 and an annular flange 47 mounted with a radial and axial clearance in the groove 21 of the chimney 19 as is known per se.
  • the spark plug 12 is intended to be engaged in the guide 20 and in the chimney 19, the inner end 15 of the spark plug 12 passing through the opening 33 of the plate 30, until substantially flush with the inner surface 17 of the ferrule 3 .
  • the ferrule 3 and the plate 30 comprise perforations 24, also called multiperforations 24 because of their large number.
  • the shell 3 further comprises holes allowing the passage of so-called primary air 22 and holes for the passage of dilution air 23.
  • the dilution air holes 23 are located axially downstream of the primary air holes 22 .
  • the multiperforations 24 of the ferrule 3 and / or the plate 30 may have a diameter of between 0.2 and 1 mm, preferably between 0.4 and 0.6 mm.
  • the multiperforations 24 can be made by laser drilling.
  • the perforations 41 and / or the multiperforations 24 may be inclined relative to the outer wall 25 of the shell 3, an angle ⁇ of between 10 and 50 °, for example of the order of 30 °.
  • the perforations 41 and / or the multiperforations 24 may be located at least partly in a plane passing through the axis 7 of the shell.
  • at least a portion of the perforations 41 and / or multiperforations 24 may be formed in one or more planes forming an angle with the axis 7 of the shell, for example an angle between 30 and 90 ° inclusive.
  • Such perforations 41 or multiperforations 24 are called roundabouts.
  • the primary air holes 22 may have a diameter of between 5 and 15 mm and the dilution air holes 23 may have a diameter of between 4 and 12 mm.
  • the multiperforations 24 of the plate 30 can be made after fixing the plate 30 on the remainder of the shell 3.
  • the plate 30 and the shell 3 may be formed of a single piece. In general and in a structural way, it can be considered that the plate 30 is a part of the ferrule 3.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate another embodiment, which differs from that previously described in that the plate 30 has an annular rim 48 extending radially outward and surrounding the opening 33 of the plate 30.
  • the second end 43 of the chimney 19 forms a radial annular shoulder, bearing on the outer end of the flange 48.
  • the flange 48 is integrally formed with the plate 30.
  • the plate 30 can be made by an additive manufacturing process, especially not melting or selective sintering of powders using a laser or an electron beam, for example.
  • the plate 30 is for example made.
  • the shell 3 is for example made of cobalt-based alloy, such as a Hastelloy type alloy or HA188.
  • the shell may be a radially outer shell, as described above, or a radially inner shell 4 of a turbomachine combustion chamber.
  • the baffles 34 downstream of the guide means 18 allow a portion of the air flow 49 (shown in FIG. figure 4 ) deflected by the projecting element 18 towards the zone 26 less favored by the circulation of the air flow 49.
  • the air then enters the combustion chamber 1, through the perforations 24, 41. This makes it possible to improve substantially cooling the ferrule 3, 4 in the zone 26 located directly downstream of the projecting element 18.
  • all or part of the deflectors 34 extend circumferentially on either side of the chimney 19 so capturing and guiding a greater part of the air flow 49 to the zone 26 concerned.
  • the invention is applicable to any projecting element 18 of the shell 3, 4, and is not limited to the case of guide means 18 of a spark plug 12.

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Abstract

L'invention concerne un ensemble pour une chambre de combustion (1) d'une turbomachine, comportant une virole annulaire (3) s'étendant selon un axe longitudinal, ladite virole (3) comportant une paroi intérieure destinée à être tournée vers un foyer de la chambre de combustion (1) et une paroi extérieure (25) opposée à la paroi intérieure, un élément (18) en saillie s'étendant radialement depuis une zone de la paroi extérieure (25), caractérisé en ce que la virole (3) comporte au moins une pluralité de déflecteurs (34) en saillie depuis la paroi extérieure (25) et situé en aval de l'élément (18) en saillie par rapport à un sens de circulation des gaz le long de la paroi extérieure (25), orienté selon l'axe longitudinal, ledit déflecteur (34) s'étendant circonférentiellement, des perforations (41) étant ménagées dans la virole (3, 4) axialement entre l'élément (18) en saillie et les déflecteurs (34), axialement entre l'élément (18) en saillie et le ou chaque déflecteur (34), et axialement entre les déflecteurs (34) , les perforations (41) débouchant au niveau de la paroi intérieure (17) et de la paroi extérieure (25).

Description

    DOMAINE
  • La présente invention concerne un ensemble pour une chambre de combustion d'une turbomachine.
    • CONTEXTE
  • La figure 1 illustre une chambre annulaire de combustion 1 pour une turbomachine de l'art antérieur. La chambre de combustion 1 comporte une chambre annulaire de combustion montée dans un carter annulaire externe 2. La chambre de combustion 1 comprend une virole externe 3 de révolution, une virole interne 4 de révolution, et un fond de chambre 5 sur lesquels sont montés des carénages s'étendant vers l'amont. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des flux de gaz dans la turbomachine et sont référencés respectivement AM et AV sur la figure 1.
  • Des cannes 6 d'injection de carburant, réparties autour de l'axe de la turbomachine 7, débouchent dans le fond de chambre 5, par des têtes d'injection 8. Des systèmes d'injection 9 sont disposés autour de chaque tête d'injection 8.
  • Le flux d'air fourni par le compresseur de la turbomachine est guidé par les carénages et est partagé en une veine centrale destinée à alimenter la chambre de combustion 1 et en deux veines périphériques 10, 11 destinées à contourner la chambre de combustion 1 et formant de l'air de refroidissement.
  • Les systèmes d'injection 9 forment un flux d'air entrant de manière tourbillonnante dans une zone de combustion primaire de la chambre de combustion 1. Cet air est mélangé au carburant pulvérisé par les têtes d'injection 8, le mélange étant allumé par au moins une bougie 12.
  • La bougie 12 est montée, par son extrémité externe, dans un orifice 13 du carter externe 2, par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation 14. L'extrémité interne 15 de la bougie 12 traverse un orifice 16 ménagé dans la virole externe 3, jusqu'à affleurer sensiblement la paroi intérieure 17 de la virole externe 3.
  • L'orifice 16 de la virole externe 3 est équipé de moyens de guidage 18 de la bougie 12, mieux visibles à la figure 2. Les moyens de guidage 18 comprennent une cheminée tubulaire 19 fixée sur la virole externe 3 et débouchant dans la chambre 1 par ledit orifice 16, ainsi qu'un guide 20 entourant la bougie 12 et monté avec un jeu axial et transversal dans une gorge 21 de la cheminée 19 sur la cheminée 19.
  • Les virole interne et externe 4, 3 de la chambre de combustion 1 comportent des orifices d'entrée d'air primaire 22 et d'air de dilution 23, et des zones présentant des multiperforations 24 pour le passage d'air de refroidissement.
  • L'air de refroidissement circule axialement de l'amont vers l'aval le long de la paroi externe 25 de la virole externe 3. Les moyens de guidage 18 de la bougie 12 (ou de façon plus générale, tout élément en saillie) forment un obstacle perturbant l'écoulement de l'air de refroidissement dans la zone 26 située directement en aval desdits moyens de guidage 18. Il apparaît que cette perturbation entraîne une diminution de l'efficacité du refroidissement dans cette zone 26, pouvant provoquer des phénomènes de brûlure 27 et d'amorces de criques 28, illustrées à la figure 3, fragilisant la structure de la virole.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes.
  • A cet effet, l'invention concerne un ensemble pour une chambre de combustion d'une turbomachine, comportant une virole annulaire s'étendant selon un axe longitudinal, ladite virole comportant une paroi intérieure destinée à être tournée vers un foyer de la chambre de combustion et une paroi extérieure opposée à la paroi intérieure, un élément en saillie s'étendant radialement depuis une zone de la paroi extérieure, caractérisé en ce que la virole comporte au moins un déflecteur en saillie depuis la paroi extérieure et situé en aval de l'élément en saillie par rapport à un sens de circulation des gaz le long de la paroi externe, orienté selon l'axe longitudinal, ledit déflecteur s'étendant circonférentiellement, des perforations étant ménagées dans la virole, axialement entre l'élément en saillie et le ou chaque déflecteur, les perforations débouchant au niveau de la paroi intérieure et de la paroi extérieure.
  • Les termes intérieur et extérieur définissant les parois sont donnés par référence au foyer délimité par la chambre de combustion. On notera que la chambre de combustion peut comporter une virole annulaire radialement interne et une virole annulaire radialement externe. Les termes radial et axial sont définis par rapport à l'axe de la turbomachine, qui est également l'axe de la virole. La virole concernée par l'invention peut être la virole radialement externe ou la virole radialement interne. La paroi dite intérieure de la virole interne est alors formée par la paroi radialement externe de ladite virole radialement interne. Par ailleurs, la paroi dite extérieure de la virole interne est formée par la paroi radialement interne de ladite virole radialement interne.
  • La présence du déflecteur en aval de l'élément en saillie et le fait que le déflecteur s'étende circonférentiellement permet d'amener une partie du flux d'air dévié par l'élément en saillie vers la zone moins favorisée par la circulation du flux d'air. L'air pénètre ensuite dans la chambre de combustion, au travers des perforations. Ceci permet d'améliorer sensiblement le refroidissement de la virole dans la zone située directement en aval de l'élément en saillie.
  • La distance axiale entre l'élément en saillie et l'un au moins des déflecteurs peut être comprise entre 1 et 5 mm. La forme du déflecteur peut être adaptée à la forme de l'élément en saillie.
  • Le déflecteur peut présenter une forme générale courbe.
  • De façon plus générale, le déflecteur peut présenter une forme complémentaire à celle de l'élément en saillie.
  • La forme courbe, par exemple en arc de cercle ou en portion d'ellipse, apparaît en particulier en vue de dessus, c'est-à-dire selon un axe orienté perpendiculairement à l'axe de la virole.
  • Une telle forme est particulièrement adaptée au cas où l'élément en saillie présente une forme complémentaire circulaire ou courbe. L'élément en saillie est par exemple cylindrique Dans le cas d'un élément en saille circulaire, le déflecteur courbe peut être sensiblement coaxial.
  • Au moins un déflecteur peut s'étendre circonférentiellement de part et d'autre de l'élément en saillie de part et d'autre de l'élément en saillie.
  • En d'autres termes, d'une vue de l'amont vers l'aval, au moins un déflecteur dépasse circonférentiellement de part et d'autre de l'élément en saillie. Une telle caractéristique permet d'augmenter le débit d'air capté par le déflecteur concerné.
  • Certaines au moins des perforations peuvent être situées à proximité du déflecteur, de façon à positionner les perforations le plus proche possible du déflecteur tout en respectant les contraintes de fabrication.
  • De cette manière, l'air capté par les déflecteurs circule le long des déflecteurs puis est amené vers l'intérieur de la chambre de combustion, au travers des perforations situées directement en amont du déflecteur. Il peut être nécessaire de réduire la distance entre les déflecteurs et les perforations concernées de manière à éviter la stagnation de l'air et éviter que la température de l'air augmente localement dans cette zone, réduisant l'efficacité du refroidissement.
  • Les perforations peuvent être ménagées, au moins en partie, dans la base du déflecteur, c'est-à-dire au niveau de la zone de liaison entre le déflecteur et la virole.
  • L'ensemble peut comporter une pluralité de déflecteurs décalés axialement les uns des autres, des perforations étant ménagées axialement entre l'élément en saillie et le déflecteur, et axialement entre les déflecteurs.
  • Ainsi, pour chaque déflecteur, des perforations sont situées en amont, voire directement en amont, du déflecteur.
  • L'utilisation de plusieurs déflecteurs permet de maximiser le débit d'air capté et guidé par les déflecteurs, vers la zone critique située directement en aval de l'élément en saillie. On améliore ainsi le refroidissement dans cette zone.
  • L'utilisation de plusieurs déflecteurs permet également d'augmenter la surface d'échange de chaleur entre la virole et l'air de refroidissement.
  • Au moins un déflecteur peut être incliné axialement vers l'amont par rapport à la paroi extérieure.
  • Une telle caractéristique permet de mieux capter et guider l'air de refroidissement.
  • La distance entre l'extrémité extérieure de chaque déflecteur et la paroi externe de la virole peut augmenter progressivement de l'amont vers l'aval et/ou circonférentiellement, depuis une zone circonférentiellement médiane du déflecteur par exemple.
  • En d'autres termes, la taille radiale des déflecteurs augmente progressivement de l'amont vers l'aval, ce qui permet de mieux capter et guider l'air.
  • L'ensemble peut comporter une platine, les déflecteurs étant formés sur la platine, l'organe en saillie étant monté ou formé sur la platine, la platine étant fixée sur la virole et formant une partie de ladite virole.
  • La platine peut être fixée par soudage ou par brasage sur la virole.
  • La platine peut être réalisée par un procédé de fabrication additive, notamment pas fusion ou frittage sélective de poudres à l'aide d'un laser ou d'un faisceau d'électrons, par exemple.
  • L'élément en saillie peut comporter des moyens de guidage d'une bougie d'allumage.
  • Les moyens de guidage de la bougie peuvent comporter une cheminée tubulaire fixée sur la virole externe ou sur la platine, et débouchant dans la chambre par un orifice de la virole externe ou de la platine, ainsi qu'un guide annulaire entourant la bougie et monté avec un jeu axial et transversal sur la cheminée.
  • La virole et/ou la platine peuvent comporter des perforations, appelées également multiperforations, du fait de leur nombre important, comme cela est connu en soi. La virole peut également comporter des trous permettant le passage d'air dit primaire et des trous permettant le passage d'air de dilution. Les trous d'air de dilution sont situés axialement en aval des trous d'air primaire.
  • Les perforations situées à proximité des déflecteurs peuvent présenter un diamètre compris entre 0,2 et 1 mm, de préférence entre 0,4 et 0,6 mm. Les multiperforations de la virole et/ou de la platine, peuvent présenter un diamètre compris entre 0,2 et 1 mm, de préférence entre 0,4 et 0,6 mm. Les multiperforations peuvent être réalisées par perçage laser et/ou par fabrication additive.
  • Les perforations et/ou les multiperforations peuvent être inclinées par rapport à la paroi extérieure de la virole, d'un angle compris entre 10 et 50°, par exemple de l'ordre de 30°. Les perforations et/ou les multiperforations peuvent être situées au moins en partie, dans un plan passant par l'axe de la virole. En variante, une partie au moins des perforations et/ou des multiperforations peut être formée dans un ou plusieurs plans formant un angle avec l'axe de la virole, par exemple un angle compris entre 30 et 90° inclus. De telles perforations ou multiperforations sont qualifiées de giratoires.
  • Les trous d'air primaire peuvent présenter un diamètre compris entre 1 et 15 mm et les trous d'air de dilution peuvent présenter un diamètre compris entre 4 et 12 mm.
  • Les multiperforations de la platine peuvent être réalisées après fixation de la platine sur le reste de la virole. Dans le cas où un revêtement formant une barrière thermique est appliqué sur la paroi intérieure de la virole, et en particulier sur les perforations situées à proximité des déflecteurs, un tel revêtement peut boucher lesdites perforations. Afin de déboucher lesdites perforations, un traitement de débouchage par jet d'eau peut être utilisé. Le revêtement formant la barrière thermique est par exemple réalisé à base de zirconate d'yttrium.
  • L'invention concerne également une turbomachine pour un aéronef comportant un ensemble du type précité.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
    • la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une chambre de combustion de l'art antérieur ;
    • la figure 2 est une vue en coupe axiale des moyens de guidage de la bougie et d'une partie de la virole externe de la chambre de combustion de la figure 1;
    • la figure 3 est une vue de dessus de la virole externe, illustrant les fissures ou criques pouvant apparaitre dans le cas de l'art antérieur ;
    • la figure 4 est une vue en perspective d'une partie d'un ensemble selon une forme de réalisation de l'invention, vue de l'aval vers l'amont ;
    • la figure 5 est une vue en perspective d'une partie d'un ensemble selon l'invention, vue de l'amont vers l'aval ;
    • la figure 6 est une vue de détail et en perspective illustrant en particulier les déflecteurs ;
    • la figure 7 est une vue schématique, de détail, illustrant une variante de réalisation,
    • la figure 8 est une vue en perspective illustrant la platine et une partie des moyens de guidage, selon une forme de réalisation de l'invention,
    • la figure 9 est une vue en perspective illustrant la platine et une partie des moyens de guidage, selon une autre forme de réalisation de l'invention,
    • la figure 10 illustrent les moyens de guidage destinés à être montés sur la platine de la figure 9.
    DESCRIPTION DETAILLEE
  • Les figures 4 à 6 représentent une partie d'un ensemble pour une chambre de combustion 1 d'une turbomachine selon une forme de réalisation de l'invention. L'ensemble comporte une virole annulaire, par exemple la virole externe 3 s'étendant selon un axe longitudinal 7. La virole 3 comporte une paroi intérieure 17 destinée à être tournée vers un foyer de la chambre de combustion 1 et une paroi extérieure 25 opposée à la paroi intérieure 17.
  • La virole 3 comporte également une ouverture permettant le montage et la fixation d'une platine 30.
  • La platine 30 comporte, vue radialement de l'extérieur vers l'intérieur, une zone amont 31 de forme hémicirculaire et une zone aval 32 de forme générale carrée ou rectangulaire dont les coins sont arrondis.
  • La platine 30 comporte une ouverture centrale 33 destinée au passage d'une bougie 12 d'allumage. Ladite ouverture 33 présente ici une forme circulaire. La platine 30 comporte en outre des déflecteurs 34 de forme courbe, par exemple en arc de cercle, de manière à épouser globalement la forme de l'ouverture 33, et situés en aval de l'ouverture 33. La platine 30 comporte ici six déflecteurs 34, par exemple régulièrement espacés axialement les uns des autres. Les déflecteurs 34 peuvent être régulièrement espacés dans un environnement thermique homogène, l'espacement pouvant varier si la zone couverte est importante. La distance axiale entre les déflecteurs 34 est par exemple comprise entre 1 et 5 mm.
  • Les déflecteurs 34 sont centrés circonférentiellement par rapport à un plan médian 35 passant par l'axe 7 de la virole et par l'axe 37 sensiblement perpendiculaire à l'axe d'élongation de la chambre de l'ouverture de la platine 30. Ce plan 35 est également perpendiculaire à la platine 30.
  • Les déflecteurs 34 s'étendent circonférentiellement sur une plage angulaire comprise entre 40 et 180 °, ladite plage angulaire étant définie par rapport à l'axe de la cheminée 19.
  • On notera que, pour chaque déflecteur 34, le déflecteur 34 situé en amont, s'étend sur une plage angulaire plus faible que le déflecteur 34 situé directement en aval. En d'autres termes, les déflecteurs 34 situés à l'amont sont plus courts que les déflecteurs 34 situés à l'aval.
  • Comme cela est mieux visible à la figure 6, chaque déflecteur 34 comporte une paroi inclinée 38 par rapport à la direction axiale et par rapport à la direction radiale. En particulier, l'angle de la paroi inclinée 38 de l'aval vers l'amont par rapport à la surface radialement externe de la virole 3 est compris entre 10 et 80°. Ladite paroi inclinée 38 de chaque déflecteur 34 est reliée à la platine 30 par une zone de raccordement arrondie 39 formant un congé de raccordement 40. Des perforations 41 sont ménagées dans la platine 30, au niveau du congé de raccordement 40 de chaque déflecteur 34. Les perforations 41 sont par exemple régulièrement réparties le long de chaque déflecteur 34. La platine 30 comporte, pour chaque déflecteur 34, un nombre de perforations 41 compris entre 10 et 50. Chaque perforation 41 s'étend suivant un angle α compris entre 10 et 60°, par exemple de l'ordre de 30° par rapport à la direction axiale. Les perforations 41 ont par exemple un diamètre compris entre 0,2 et 1 mm, de préférence entre 0,4 et 0,6 mm.
  • Dans la forme de réalisation illustrée aux figures 4 à 6 notamment, les déflecteurs 34 s'étendent par exemple tous radialement sur une même distance.
  • Selon une variante illustrée à la figure 7, la distance d'extension radiale des déflecteurs 34 augmente progressivement de l'amont vers l'aval.
  • La platine 30 est fixée à la virole 3 par soudage ou par brasage, par exemple.
  • Des moyens de guidage 18 de la bougie 12 sont montés sur la platine 30, au niveau de l'ouverture 33 (figure 9). Les moyens de guidage 18 comportent une cheminée 19 tubulaire présentant une première extrémité 42 fixée à la platine 30, par exemple par soudage, et entourant l'ouverture 33 de la platine 30, et une seconde extrémité 43 opposée, de plus grand diamètre que la première extrémité 42, et délimitant une gorge annulaire 21. La cheminée 12 et la platine 30 peuvent, en variante, être formées d'une seule et même pièce. La cheminée 19 peut comporter des trous 44 orientés perpendiculairement à l'axe 45 de la cheminée 19 et répartis sur la circonférence de la cheminée 19.
  • Un guide 20 annulaire est monté sur la cheminée 19. Le guide 20 comporte une paroi tronconique 46 s'évasant à l'opposé de la virole 3 et un rebord annulaire 47 monté avec un jeu radial et axial dans la gorge 21 de la cheminée 19, comme cela est connu en soi. La bougie 12 est destinée à être engagée dans le guide 20 et dans la cheminée 19, l'extrémité interne 15 de la bougie 12 traversant l'ouverture 33 de la platine 30, jusqu'à affleurer sensiblement la surface intérieure 17 de la virole 3.
  • La virole 3 et la platine 30 comportent des perforations 24, appelées également multiperforations 24 du fait de leur nombre important. La virole 3 comporte par ailleurs des trous permettant le passage d'air dit primaire 22 et des trous permettant le passage d'air de dilution 23. Les trous d'air de dilution 23 sont situés axialement en aval des trous d'air primaire 22.
  • Les multiperforations 24 de la virole 3 et/ou de la platine 30, peuvent présenter un diamètre compris entre 0,2 et 1 mm, de préférence entre 0,4 et 0,6 mm. Les multiperforations 24 peuvent être réalisées par perçage laser.
  • Les perforations 41 et/ou les multiperforations 24 peuvent être inclinées par rapport à la paroi extérieure 25 de la virole 3, d'un angle α compris entre 10 et 50°, par exemple de l'ordre de 30°. Les perforations 41 et/ou les multiperforations 24 peuvent être situées au moins en partie, dans un plan passant par l'axe 7 de la virole. En variante, une partie au moins des perforations 41 et/ou des multiperforations 24 peut être formée dans un ou plusieurs plans formant un angle avec l'axe 7 de la virole, par exemple un angle compris entre 30 et 90° inclus. De telles perforations 41 ou multiperforations 24 sont qualifiées de giratoires.
  • Les trous d'air primaire 22 peuvent présenter un diamètre compris entre 5 et 15 mm et les trous d'air de dilution 23 peuvent présenter un diamètre compris entre 4 et 12 mm.
  • Les multiperforations 24 de la platine 30 peuvent être réalisées après fixation de la platine 30 sur le reste de la virole 3.
  • La platine 30 et la virole 3 peuvent être formées d'une seule et même pièce. De manière générale et de façon structurelle, on peut considérer que la platine 30 est une partie de la virole 3.
  • Les figures 9 et 10 illustrent une autre forme de réalisation, qui diffère de celle exposée précédemment en ce que la platine 30 comporte un rebord annulaire 48 s'étendant radialement vers l'extérieur et entourant l'ouverture 33 de la platine 30. La seconde extrémité 43 de la cheminée 19 forme un épaulement annulaire radial, en appui sur l'extrémité externe du rebord 48. Le rebord 48 est formé de façon monobloc avec la platine 30.
  • La platine 30 peut être réalisée par un procédé de fabrication additive, notamment pas fusion ou frittage sélective de poudres à l'aide d'un laser ou d'un faisceau d'électrons, par exemple. La platine 30 est par exemple réalisée. La virole 3 est par exemple réalisée en alliage à base de cobalt, tel qu'un alliage de type Hastelloy ou HA188.
  • La virole peut être une virole radialement externe, comme décrit précédemment, ou une virole radialement interne 4 d'une chambre de combustion de turbomachine.
  • Les déflecteurs 34 en aval des moyens de guidage 18 permettent d'amener une partie du flux d'air 49 (représenté en figure 4) dévié par l'élément en saillie 18 vers la zone 26 moins favorisée par la circulation du flux d'air 49. L'air pénètre ensuite dans la chambre de combustion 1, au travers des perforations 24, 41. Ceci permet d'améliorer sensiblement le refroidissement de la virole 3, 4 dans la zone 26 située directement en aval de l'élément en saillie 18. On notera que tout ou partie des déflecteurs 34 s'étendent circonférentiellement de part et d'autre de la cheminée 19 de manière à capter et guider une plus grande partie du flux d'air 49 vers la zone 26 concernée.
  • On notera que l'invention est applicable à tout élément en saillie 18 de la virole 3, 4, et n'est pas limitée au cas de moyens de guidage 18 d'une bougie 12.

Claims (9)

  1. Ensemble pour une chambre de combustion (1) d'une turbomachine, comportant une virole annulaire (3, 4) s'étendant selon un axe longitudinal (7), ladite virole (3, 4) comportant une paroi intérieure (17) destinée à être tournée vers un foyer de la chambre de combustion (1) et une paroi extérieure (25) opposée à la paroi intérieure (17), un élément (18) en saillie s'étendant radialement depuis une zone de la paroi extérieure (25), caractérisé en ce que la virole (3, 4) comporte au moins une pluralité de déflecteurs (34) en saillie depuis la paroi extérieure (25) et situés en aval de l'élément (18) en saillie par rapport à un sens de circulation des gaz le long de la paroi extérieure (25), orienté selon l'axe longitudinal (7), chaque déflecteur (34) s'étendant circonférentiellement, les déflecteurs (34) étant décalés axialement les uns des autres, des perforations (41) étant ménagées dans la virole (3, 4), axialement entre l'élément (18) en saillie et le ou chaque déflecteur (34), et axialement entre les déflecteurs (34), les perforations (41) débouchant au niveau de la paroi intérieure (17) et de la paroi extérieure (25).
  2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (34) présente une forme générale courbe.
  3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un déflecteur (34) s'étend circonférentiellement par rapport à l'élément en saillie (18) de part et d'autre de l'élément en saillie (18).
  4. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que certaines au moins des perforations (41) sont situées à proximité du déflecteur (34).
  5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un déflecteur (34) est incliné axialement vers l'amont par rapport à la paroi extérieure.
  6. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 5, la distance entre l'extrémité extérieure de chaque déflecteur (34) et la paroi extérieure (25) de la virole (3, 4) augmente progressivement de l'amont vers l'aval.
  7. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une platine (30), les déflecteurs (34) étant formés sur la platine (30), l'organe en saillie (18) étant monté ou formé sur la platine (30), la platine (30) étant fixée sur la virole (3, 4) et formant une partie de ladite virole (3, 4).
  8. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément en saillie (18) comporte des moyens de guidage (18) d'une bougie d'allumage (12).
  9. Turbomachine pour un aéronef, caractérisé en ce qu'elle comporte un ensemble selon l'une des revendications 1 à 8.
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